Biodiesel

Question: Mitä muita biopolttoaineita on olemassa?


Biodiesel on uusiutuvista luonnon raaka-aineista jalostettu dieselöljyä vastaava polttoaine. Euroopassa yleisin liikenteen biopolttoaine on biodiesel ja maailmassa bioetanoli. Vuonna 2005 biodieseliä valmistettiin Euroopassa 3,2miljoonaa tonnia ja vuonna 2006 6miljoonaa tonnia. EU:n ympäristötavoitteiden mukaan biopolttoaineiden osuus liikenteen polttoaineista tulisi olla vähintään 5,75% vuonna 2010, 10% 2020 ja 25% 2030.
Yleistä biodieselistä
Biodieselstandardi
Biodiesel on uusiutuvista luonnon raaka-aineista jalostettu dieseliä vastaava polttoaine. FAME (eng. Fatty Acid Methyl Ester, rasvahappometyyliesteri)-tyyppisille biodieseleille on olemassa kansainvälisesti määritelty standardi. FAME-biodieselin kansainvälinen standardi, EN 14214[1], hyväksyttiin CEN:ssä (European Committee of Standardization) 14.  helmikuuta vuonna 2003. Standardi astui Suomessa voimaan 8. maaliskuuta 2004.[2]
Biodieselnimike
Yleisesti ottaen nimityksellä biodiesel viitataan kaikkiin dieseliä vastaaviin setaaniluvun mukaan määriteltyihin eloperäisiin polttoaineisiin, joten biodieselistä puhuttaessa voi kyse olla hyvin erilaisista aineista, jotka on valmistettu erilaisilla prosesseilla erilaisista raaka-aineista. Perinteisesti biodiesel on esteri, ja esimerkiksi amerikkalaisen standardin mukaan vain tätä voi kutsua biodieseliksi. Toinen uudempi vaihtoehto on toisen sukupolven diesel eli alkaani, kuten esimerkiksi NExBTL, joka muistuttaa enemmän petrodieseliä kemiallisesti ja jonka laatu on petrodieseliä parempiKts. tarkennus kappaleessa: Teollinen tuotanto suomessa
FAME-tyyppisissä EN 14214 -standardia vastaavissa biodieseleissä tulee olla esteripitoisuus vähintään 96,5massaprosenttia.[1] FAME-tyyppisiin biodieseleihin luokitellaan eläin- ja kasviperäisistä öljyistä transesteröintiprosessilla valmistetut biodieselit, joissa on käytetty metanolia esterin muodostamiseksi. Metanoli valmistetaan maakaasusta, joten metyyliesterit eivät ole täysin biopolttoaineita.
Euroopassa käytetyistä biodieseleistä perinteisin biodiesel on rypsiöljystä ja metanolista valmistettu esteri, RME (rypsimetyyliesteri). RME:n ohella rypsiöljystä on mahdollista valmistaa biodieseliä myös etanolilla, jolloin tuote on rypsiöljyn-etyyliesteri, REE (rypsietyyliesteri). Rypsiöljypohjaiset biodieselit ovat Euroopassa tyypillinen tuote, kun taas soijapavuista valmistettu biodiesel on vastaavasti muun muassa Yhdysvalloissa laajasti valmistettu. Käytettävä raaka-aine riippuu pitkälti paikallisista olosuhteista ja viljelytottumuksista. Jos puhutaan jalostamattomista kasviöljyistä (triglyseridiseoksista), ei tulisi käyttää termiä biodiesel vaan pikemminkin pitäisi puhua bioöljystä. Biodieselillä tarkoitetaan kasviöljyistä puhuttaessa kasviöljyjen transestereitä, joiden ominaisuudet vastaavat kansainvälistä biodieselstandardia. Kasviöljyt ovat biodieseliä viskoottisempia ja setaaniluku on diesel-polttoaineita korkeampi.
Raaka-aineet
Erilaisia vaihtoehtoja biopolttoaineen raaka-aineiksi ovat esimerkiksi rypsi, rapsi, sinappi, vehnä, maissi, peruna, hamppu, sokerijuurikas, kookospähkinät, soija, öljyjatropa ja öljypalmun hedelmät sekä kierrätysöljyt (esimerkiksi ravintoloiden paistorasvat) ja mäntyöljy (selluteollisuuden sivutuote). Raaka-aineista öljykasveja (muun muassa rypsi, rapsi, sinappi, soijapapu ja auringonkukka) käytetään bioöljyn valmistamiseen ja hiilihydraattipitoisia kasveja (muun muassa peruna, viljakasvit ja sokerikasvit) pääsääntöisesti bioetanolin valmistamiseen. Puuta tislaamalla saadaan valmistettua muun muassa metanolia, minkä lisäksi puu soveltuu synteettisten biopolttoaineiden valmistamiseen, joita kutsutaan myös toisen sukupolven biopolttoaineiksi. Merilevät voidaan tulevaisuudessa olla huomattava biomassan lähde ja sitä kautta levistä voi tulla merkittävä synteettisten polttoaineiden raaka-aine. Alkuperäinen biodiesel tehtiin hampusta.
Puu raaka-aineena
Neste Oilin kaavailema biodieselin vuosituotantokapasiteetti on 340000 tonnia. Pääraaka-aine on palmuöljy, jota tuotetaan Indonesiasta ja Malesiasta. Neste on liittynyt RSPO-järjestöön, joka varmistaa, että Nesteelle myydään vain jo raivatulla viljelysmaalla tuotettua palmuöljyä. Palmuöljystä valmistetaan palmuöljydieseliä.
Puu ja muut biomassat ovat sen vaihtoehtoja. UPM suunnittelee 300000 tonnia biopolttoaineita ja muita nestemäisiä bioöljyjä valmistavan tehtaan rakentamista Raumalle tai Kuusankoskelle (UPM Biofuels Oy). Euroopassa 65miljoonaa tonnia biodieseliä vastaa 25% polttoaineista, joka saataisiin 650miljoonaa m3 puuta. Vastaavasti Suomessa 25% saataisiin 1,3miljoonaa tonnia biodieseliä ja 13miljoonaa kuutiometriä puuta. Suomen vuosittainen puuvaranto on pari miljardia kuutiota ja vuosikasvu 93miljoonaa m3, josta käytetään kaksi kolmasosaa sekä risut ja kannot 15miljoonaa m3 (teoriassa 45miljoonaa ). Biologia rajoittaa käyttöä. Suomi kuluttaa dieseliä vuosittain 2,5miljoonaa tonnia ja kaikkia liikennepolttoaineita 4,3 miljoonaa tonnia. Siitä 5,75% on 300000tn.
EU-tuotanto
Euroopassa valmistettiin biodieseliä 3,2miljoonaatn (2005) ja 6miljoonaa tonnia (2006). Neste Oilin mukaan Euroopassa yleisin liikenteen biopolttoaine on biodiesel ja maailmassa bioetanoli.[3] Biogasmax on EU:n biokaasuprojekti.[4]

Teollinen tuotanto Suomessa
Nesteen kehittämä biodiesel, NExBTL (Neste Biomass to Liquid), on parafiinista seosta, jota voidaan valmistaa kaikentyyppisistä eloperäisistä biomassoista. Laitoksella tullaan ilmeisesti prosessoimaan muun muassa kasviöljyjä ja eläinperäisiä rasvoja, sekä puupohjaista biovahaa, mikäli yhteistyöhanke Stora Enson kanssa onnistuu. Maaliskuussa 2007 Stora Enso solmi yhteistyösopimuksen Nesteen kanssa puupohjaisen biovahan valmistamiseksi Nesteen biodieselin raaka-aineeksi.[5] Nesteen biodiesel on maaöljypohjaista dieseliä paljon korkealaatuisempaa, koska se on kemiallisesti puhtaampaa, täysin rikitöntä ja sen jähmepiste on alempi. Tuotetta tullaan käyttämään sekoitettuna tavalliseen dieseliin. Nesteen biodiesel valmistetaan hydraamalla kasviöljy suoraan hiilivedyksi korkeassa lämpötilassa.[6][7]
Neste Oil aloitti tuotannon vuonna 2007 170000 tonnin vuosikapasiteetilla Porvoon jalostamolla. Vuoden 2008 lopulla Nesteellä valmistuu Porvooseen toinen samankokoinen laitos. Neste solmi myös yhteistyösopimuksen öljy-yhtiö Totalin kanssa biodiesel-laitoksen rakentamisesta myös Ranskaan, mutta sopimus purettiin vuonna 2007.[8][9]
Nesteen toisen sukupolven NExBTL-diesel ei ole virallisesti "biodiesel", koska sitä ei ole valmistettu perinteisellä transesteröintimenetelmällä, vaan Neste kutsuu sitä englanniksi termillä "renewable diesel" eli uusiutuva diesel.
UPM investoi 150 MEUR Lappeenrannassa sijaitsevaan biojalostamoon, joka valmistaa vetykäsittelyteknologiaa käyttäen puupohjaisia uusiutuvia biopolttoaineita. Uuden biojalostamon pääraaka-aine on raakamäntyöljy, joka on selluntuotannon tähde. Kesällä 2012 alkoivat Lappeenrannan biojalostamon rakennustyöt ja se valmistuu vuonna 2014. Laitoksen vuosittainen tuotantokapasiteetti on 100000 tonnia, joka vastaa 120 miljoonaa litraa biopolttoainetta. Päätuote, UPM BioVerno, on uusiutuva diesel liikennekäyttöön.
EU kulutus

EU ja ympäristöjärjestöt vaativat läpinäkyvät kestävyyskriteerit biodieselin valmistukseen. Ongelmiin sisältyy metsäkato Brasiliassa ja metsäkato Indonesiassa plantaasien palmuöljyviljelyn vuoksi.[12]
EU:n tavoitteet

Ensimmäisen sukupolven biodiesel vähentää kasvihuonekaasuja 35–50% ja toisen sukupolven biodiesel 90%. Siksi EU:n ympäristötavoitteissa biopolttoaineiden osuus liikenteen polttoaineista oli 2% vuonna 2005 ja on 5,75% vuonna 2010, 10% 2020[13] ja 25% 2030[3] Taulukossa on vuonna 2005 saavutetut tavoitteet ja kansalliset uudet vuoden 2010 tavoitteet. EU-maista vain Saksa ja Ruotsi saavuttivat vuoden 2005 tavoitteen. Ruotsissa uusiutuville polttoaineille on myönnetty täydellinen verohelpotus vuosille 2003–2008. Saksassa biodiesel ja etanoli on vapautettu polttoaineveroista. Miltei kaikki EU-maat pyrkivät vuoden 2010 tavoitteeseen 5,75% biopolttoaineita. Ranska pyrkii siihen jo vuonna 2008. Toistaiseksi vain Tšekki ja Iso-Britannia vastustavat tavoitetta. Suomi on yksi kuudesta maasta, joka ei ole vielä ilmoittanut kantaansa. Vuonna 2006 Suomessa KTM:n työryhmä myönsi, että Suomi kykenee EU:n tavoitteeseen, mutta suositteli toteuttamaan siitä vain puolet eli 3% (2010). Työryhmän mukaan uudet teknologiat tosin avaisivat merkittäviä vientimarkkinoita.[14]
Biodieselin sovellukset
RME-biodieselillä on mahdollista käyttää dieselmoottoria normaaliin tapaan. Uudemmat dieselautot on usein suunniteltu jo tehtaalla yhteensopiviksi RME-biodieselille, kun taas vanhemmissa polttoaineputkien imupuolet saattavat haurastua vähitellen biodieselin käytöstä. Tämä ongelma koskee kuitenkin vain luonnonkumista valmistettuja tiivisteitä, joten vaihtamalla ne esimerkiksi muovisiksi (Viton, FKM) ongelma poistuu[15] Nesteen NExBTL ei ole RME-diesel eivätkä RME:n ongelmat koske sitä.
Biodieseliä voidaan myös käyttää myös lämmityskattilassa polttoöljyn sijaan. Lämmityskattilaa ei tarvitse vaihtaa, polttimeen tehdään vain pieni muutos palopäähän ja säädetään se RME:lle.[16]
Kannattavuus
Nykyisin biodieselin valmistus rypsiöljystä alkaa olla kannattavampaa kuin aiemmin. Vuonna 2005 dieselin keskihinta oli Suomessa 97,0snt/l. Dieselöljyn vuosien 2005 ja 2006 keskihinnat ja vuonna 2006 102,2snt/l[17] Öljyhuippu voi tulevaisuudessa kannustaa biodieselin käytön lisäämiseen. Rypsiöljyn maailmanmarkkinahinta on vaihdellut välillä 450–550€/tn vuosina 2006 ja 2007. Vuonna 2006 rypsiöljyn hinta oli alhaisempi, kun taas vuonna 2007 hinta on noussut jopa 550euroon tonnilta. Nousu johtuu osaltaan biodieselin tuotannon kasvusta.
Metanolin hinta riippuu pitkälti tilattavasta määrästä. Litra metanolia voi maksaa n.10–20€. Jos tilaa vähintään 1m³:n suoraan maahantuojalta tai valmistajalta, metanolin hinta voi olla n. 40–50snt/litra. Näin ollen alkoholipohjaisen biodieselin suurimmat kustannukset tulevat öljyn ja metanolin hinnasta. Kierrätysöljyjen tai jäteöljyjen käyttö tulee huomattavasti huokeammaksi (raaka-aineen hinta voi olla luokkaa 10snt/l). Biodieselin valmistus voisi näillä hinnoilla olla taloudellisesti kannattavaa, haastetta kuitenkin riittää kun myyntihintaan joudutaan vielä lisäämään pakollinen valmistevero sekä huoltovarmuusmaksu yhteensä 39,05snt/litra.[18].
Rypsiöljyn tapaan myös metanolin hinta nousee RME-biodieselin tuotannon kasvaessa. Metanolia on mahdollista valmistaa myös itse (esim. puusta kuivatislaamalla) tai synteettisellä menetelmällä, jossa puuta kaasutetaan hapen kanssa, jolloin tuotteena muodostuu hiilimonoksidia. Hiilimonoksidia on mahdollista prosessoida, siten että tuotetaan metanolia.
RME:n hinta on pääasiassa riippuvainen seuraavista muuttujista: rypsisiemenen hinta, rypsin hinta, rypsiöljyn hinta, rypsipuristeen hinta, maaöljyn hinta, metanolin hinta.
Biodiesel polttoaineena
Monessa EU-25 -maassa voi vuonna 2007 ostaa biodieseliä huoltoasemalta seoksena tai 100% biodieselinä. Huoltoasemat myyvät biodieseliä eri seossuhteissa eri maissa. Biodieseliä myydään tai autonvalmistaja on voinut hyväksyä biodieselin jollekin seuraavista seossuhteista:

Kotivalmistaja voinee kokeilla sekoittaa valmistamaansa biodieseliä dieselin kanssa esimerkiksi näissä seossuhteissa.
Esimerkiksi Saksassa, Britanniassa, Ruotsissa ja Itävallassa voi vuonna 2007 ostaa biodieseliä suoraan pumpulta niin kuin tavallistakin dieseliä. Saksassa biodiesel on hinnaltaan edullisempaa kuin tavallinen diesel.
Neste Oil on tehnyt aiesopimuksen uuden biodieselin kokeilusta vuosina 2007–2010 700:ssa pääkaupunkiseudun bussissa[3].
Puhtaan rypsiöljyn käyttö dieselautossa
Vuoden 2005 alkupuolella normaalin rypsiöljyn käyttäminen dieselautoissa on tullut ajankohtaiseksi, koska dieselin hinta (95snt/l) on noussut rypsiöljyn hintaa korkeammaksi. Ekolaihon mukaan kesällä ongelmaton suhde polttoaineelle on 42–50% rypsiöljyä ja loput dieseliä ja pahimpien pakkasten aikaan 10% rypsiöljyä käynnistysongelmien välttämiseksi. Kun moottori on lämmennyt, on periaatteessa mahdollisuus käyttää 100% rypsiöljyä. Muun muassa saksalainen Elsbett valmistaa muunnossarjoja, joiden kaksoistankkimenetelmällä ja esilämmittimellä auto voidaan käynnistää dieselillä ja sen lämmettyä vaihtaa katkaisimesta käyttämään rypsiöljyä. Tämä menetelmä on suositeltavampi uudempiin autoihin, mutta vanhemmat dieselit ilman yhteispaineruiskutusta toimivat myös pelkällä tankkiin kaadetulla rypsiöljyllä ilman ylimääräisiä laitteita, sillä vaaraa hienojakoisten suuttimien tukkeutumisesta ei ole.
Biodieselin pakkasenkestävyys
Perinteisen transesteröidyn biodieselin käyttö on kylmillä keleillä ongelmallista sen huonon pakkaskestävyyden vuoksi. Laadusta riippuen biodiesel alkaa jähmettyä kun lämpö laskee alle –5°C:n. Pakkasenkestävyyteen voi vaikuttaa tietyillä lisäaineilla tai seossuhteella. Erään suosituksen mukaan pahimpien pakkasten aikaan 10% RME:tä ja loput dieseliä olisi toimiva seos käynnistysongelmien välttämiseksi.[23]
Jos sataprosenttisen biodieselin kanssa on käynnistyksessä ilmennyt ongelmia, voi olla tarpeellista käyttää muunnossarjaa. Muunnossarjoihin kuuluu kaksoistankki ja esilämmitin. Niiden avulla auto voidaan ensin käynnistää dieselillä ja sen lämmettyä vaihtaa katkaisimesta käyttämään biodieseliä. Muunnossarjoja valmistaa muun muassa saksalainen Elsbett.
Toisin kuin RME, Nesteen NExBTL on pakkasenkestävää. Valmistusprosessiin kuuluu isomerointi, joka antaa sille hyvän pakkasenkestävyyden, joka voidaan säätää valmistusprosessissa välille –30°C:sta–5 °C:seen.
Biodieselin verotus Suomessa
Biopolttoainetilanne on jatkuvassa muutostilassa ja useat Euroopan maat ovat jo tehneet biokomponentteja suosivia veroporrastuksia. Suomessa näin ei ole tehty. Suomen tieliikenteessä käyttäjän tulee maksaa polttoaineena käytettävästä öljystä dieselpolttoaineen valmistevero (biodieselin tuottajan on hakeuduttava valmisteverovelvolliseksi) ja lisäksi vuotuinen ajoneuvokohtainen käyttövoimavero. Koska biodieselin CN-nimikenumero on 3824, ja koska biodiesel ei ole mineraaliöljy (esteri-pohjainen ei ole hiilivetykään), on biodieselin käyttö lämmityksessä sekä konekäytössä valmisteverovapaata. Lämmityskäytössä sekä konekäytössä biodieseliä ei tarvitse värjätä eikä merkitä, eikä sitä myöskään tarvitse ilmoittaa tullin valmisteverotukseen. Tullin vuonna 2006 ilmoittamien tietojen mukaan biodieselille ei toisaalta ole edes löytynyt sopivaa väriainetta, perinteiset diesel-väriaineet eivät ole yhteensopivia biodieselin kanssa. Valmistajan ei tarvitse ilmoittautua rekisteröimättömäksi elinkeinonharjoittajaksi. Ajoneuvokäytössä biodiesel kuuluu lain mukaan korkeasti rikkiä sisältäviin diesellaatuihin (vaikka se ei sisällä rikkiä), koska se ei kuulu luokkaan 2710.
Kritiikki
Palmuöljy on maailmankaupassa merkittävin kasvirasva. Sen tuotannosta on 90% Malesiassa ja Indonesiassa. Kummassakin maassa kaadetaan sademetsää ja viedään alkuperäiskansojen maita palmuöljyviljelmien tieltä. Työntekijöiden oikeudet on rajalliset. Torjunta-aineet ovat ympäristölle haitallisia. Laitokset saastuttavat vettä. Öljyviljelmät aiheuttivat 90% Malesian metsäkadoista 1985–2000. Kansainvälisten ympäristöjärjestöjen mukaan tuhotut sademetsät sitoisivat enemmän hiiltä kuin biodieselin käytön etu on. Suomalainen Neste Oil on luvannut solmia sopimuksia kestävän palmuöljyntuottajien kanssa.[24]
European Union of Ethanol Producers (UEPA) mielestä on tärkeää saada kansainväliset säädökset, joissa huomioidaan ulkoiset ympäristöön kohdistuvat vaikutukset. Heidän mielestään vastuullinen ympäristötoiminta on varmistettava EU:n ulkopuolella raaka-aineiden tuotannossa ja varmistettava etteivät massiiviset viljelmät tuhoa alkuperäistä metsää tai luontoa, kuten Etelä-Amerikassa. Euroopan maatalous ja biopolttoaineteollisuus pelkäävät, että perinteinen öljyteollisuus lisää tuotantoa halvimmissa maissa ympäristönäkökohtia huomioimatta. He uskovat, että Eurooppa voi saavuttaa omalla tuotannollaan 10% tavoitteen, mutta pelkäävät valvomattoman ulkomaisen tuonnin ja tuotantomaiden salaisten tukien rajoittavan eurooppalaista tuotantoa. Heidän mielestään biopolttoaineiden kehitys on mielekästä vain, jos se ei vaikuta negatiivisesti ympäristöön ja ravintokasveihin.[25]
Greenpeace kampanjoi Neste Oilin palmuöljystä valmistettua biodieseliä vastaan syksyllä 2007. Rainbow Warrior pysäytti 30000 tonnin palmuöljykuljetuksen lähdön Indonesiasta. 10000 tonnin kuljetus Porvoon jalostamolle oli mielenosoituksen kohteena. Greenpeacen mukaan Neste Oil on ensimmäinen yritys, joka valmistaa biodieseliä palmuöljystä. Neste Oil on Suomen suurin palmuöljyn käyttäjä ja sen kasvusuunnitelmat ovat valtavat. Neste Oil ostaa palmuöljyn maailman suurimmalta palmuöljyntuottajalta IOI:lta, joka laajentaa toimintaansa Indonesiassa. Greenpeace väittää, että palmuöljydieselin runsas käyttö tuhoaa sademetsiä ja lisää ilmastopäästöjä vastoin alkuperäistä päämäärää.[26] Neste on kuitenkin liittynyt RSPO-järjestöön, joka Nesteen mukaan varmistaa, ettei sademetsää kaadeta Nesteen aiheuttaman kysynnän takia. Ainoastaan jo raivattuja alueita saa käyttää. Neste väittää, että sen käyttämän palmuöljyn alkuperä tiedetään plantaasin tarkkuudella. Neste ei kuitenkaan ole julkistanut näiden plantaasien sijainteja eikä kertonut kaikkien palmuöljyntuottajiensa nimiä. Ympäristöjärjestöt ovat julkaisseet raportteja, jotka osoittavat Neste Oilin palmuöljyntuottaja IOI Groupin tehneen laittomia hakkuita, raivanneen sademetsää ja aiheuttaneen sosiaalisia ongelmia.[27]
Keskusteltuaan asiantuntijoiden, asiakkaiden ja Greenpeacen kanssa, ruotsalainen huoltoasemaketju OKQ8 perui syksyllä 2007 Neste Oilin palmuöljypohjaisen biodieselin tuonnin markkinoille. Yhtiön mukaan palmuöljyn tuotanto on liian suuri riski Indonesian sademetsille.[28]
Kymmenen Greenpeacen aktivistia vastusti biodieselin myyntiä lukitsemalla 7. toukokuuta 2008 Eläintarhan Nesteen biodieseltankkien pumput lukoilla niin, ettei tankkauspistooleja voinut käyttää.[29]
Lähteet

Aiheesta muualla

 UPM investoi 150 mEUR Lappeenrannan biojalostamoon – mäntyöljypohjainen uusiutuva diesel
 Neste Oil aloittaa biodieselin tuotannon Porvoossa toukokuussa 2007



 Kaikkea biodieseliin liittyvää (myös valmistusohjeita), englanniksi.
 Yhdysvaltojen energiaministeriö, vaihtoehtoisten polttoaineiden tietopankki, tietoa englanniksi
 Tietoa englanniksi, mm. miten tehdä biodieseliä.
 tietoa biodieselin tuotannosta ja käytöstä Euroopassa

 Yle, 2017

Luokka:Bioenergia
Luokka:Biopolttoaineet
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit